JP3104333B2 - 磁気再生装置 - Google Patents

磁気再生装置

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JP3104333B2
JP3104333B2 JP03287268A JP28726891A JP3104333B2 JP 3104333 B2 JP3104333 B2 JP 3104333B2 JP 03287268 A JP03287268 A JP 03287268A JP 28726891 A JP28726891 A JP 28726891A JP 3104333 B2 JP3104333 B2 JP 3104333B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気再生装置に関し、
特に、例えばビデオ信号をディジタル信号に変換してい
わゆるパーシャルレスポンス方式を利用して磁気記録媒
体に記録した信号を再生するための磁気再生装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、磁気記録再生においては、磁気
記録媒体に対する記録再生特性による振幅歪みや位相歪
み等を補償するために、等化器(イコライザ)が用いら
れる。近年、このような磁気記録再生においても通信で
用いられているような適応等化方式が採用されるように
なってきている。
【0003】適応等化は、従来より電話回線を利用した
高速データ伝送を行うための技術として開発されてきた
ものである。電話回線では、回線の接続状態により伝送
路特性が変化する。このため固定イコライザを用いたの
では伝送路特性を補正しきれず、適応的にイコライザの
特性を調整する必要が生じる。
【0004】このような通信系では、波形等が予め判っ
ている信号を伝送して伝送路特性を調べた後に必要な信
号を伝送する方法(自動等化)と、送信したい信号自体
を用いて伝送路特性を調べる方法(適応等化)とがあ
る。いずれの場合も、等化器の目的は、伝送路を通過す
る際に歪んでしまった受信信号波形から歪みを自動的に
取り除くことによって送信信号波形を忠実に復元するこ
とにある。
【0005】以上のような適応等化の磁気記録再生への
適用を考察するため、磁気記録再生装置として、ビデオ
信号をディジタル信号に変換し、いわゆるパーシャルレ
スポンス方式を用いて磁気テープ(ビデオテープ)に記
録再生するようなディジタルVTR(ビデオテープレコ
ーダ)を想定する。このパーシャルレスポンス方式と
は、伝送路(あるいは記録媒体)の伝達特性による符号
間干渉を積極的に利用して、符号のスペクトラムを整形
する方式のことであり、例えば、パーシャルレスポンス
クラスIVには、NRZI符号、インターリーブドNR
ZI符号等が属している。記録側にはいわゆるプリコー
ダが設けられ、入力データを再生時(識別時)の符号誤
りの伝播を避けるために中間系列に変換する。このよう
なパーシャルレスポンス方式を利用して磁気記録再生を
行うディジタルVTRに上記適応等化方式を採用した場
合の再生側の構成の一例を図4に示す。
【0006】この図4において、磁気テープ(図示せ
ず)に記録された磁気信号は、磁気ヘッド101により
電気信号に変換された後、再生アンプ102により増幅
され、検出特性回路103に送られる。この検出特性回
路103は、上記パーシャルレスポンスの検出特性(エ
ンコード特性)である(1+D)の特性を有している。
検出特性回路103からの出力信号は、いわゆるFIR
(有限インパルス応答)フィルタあるいはトランスバー
サルフィルタから成るイコライザ104に供給されて適
応的なイコライジング処理が施された後、復号回路10
5に供給され、レベル比較(コンパレート)等による
“1”、“0”の判別がなされて記録時のデータ系列の
復号が行われる。
【0007】復号回路105からの出力dが加算器(誤
差検出器)106に送られてイコライザ104からの出
力yが減算されることで、誤差(残差)eが取り出さ
れ、この誤差eが適応制御部107に送られる。この適
応制御部107には、上記検出特性回路103からの出
力xがいわゆる参照入力として供給されている。適応制
御部107は、上記誤差(残差)の信号パワーを最小と
するようにイコライザ104のフィルタ特性を調整す
る。イコライザ104にいわゆるトランスバーサルフィ
ルタが用いられている場合には、各タップ毎の乗算係数
(フィルタタップ係数)が適応的に修整、更新されて、
トランスバーサルフィルタの特性が、磁気記録再生の際
の電磁変換特性の逆特性に近い形となるように調整され
る。
【0008】復号回路105からの出力は、信号処理回
路108に送られて、同期ブロックの再生、エラー訂正
等が行われ、ビデオ信号処理回路109に送られて元の
画像データの復元が行われる。この他、図示しないが、
信号処理回路108からの出力データは、オーディオ信
号処理回路や、サブコード信号処理回路等に送られてそ
れぞれの処理が行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
適応型のイコライザ(オートイコライザともいう)10
4に用いられるトランスバーサルフィルタ等のディジタ
ルフィルタにおいて、適応動作が進んでフィルタタップ
係数が安定するまでに要する時間は、初期値によって大
きく異なってくる。この初期値は、ROM等に予め記憶
させておく必要がある。外乱等が存在するときには、適
応型イコライザのフィルタ係数が発散することもあり、
この場合には何らかの緊急対策が必要とされる。
【0010】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、適応型イコライザとなるディジタルフィ
ルタの各タップ毎の乗算係数(タップ係数)の初期値が
不要で、作動立ち上がり時に早い安定性が得られ、何ら
かの原因で発散した場合にも不具合が生じないような磁
気再生装置の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気再生装
置は、磁気記録媒体に記録された磁気データを再生する
磁気再生装置において、磁気ヘッドからの再生信号の特
性を補償するイコライザとなるフィルタと、このフィル
タからの出力信号を復号する復号回路と、上記フィルタ
への入力信号及び上記復号回路への入出力信号に基づい
て上記フィルタの特性を適応的に調整する適応制御部
と、上記フィルタの前段に設けられた所定の(固定され
た)周波数特性を有するプリイコライザ(前置等化器)
とを備えて成ることにより、上述の課題を解決する。
【0012】ここで、上記適応型のイコライザとなるフ
ィルタよりも前段側にA/D変換器が設けられ、このA
/D変換器の前段側に上記プリイコライザを挿入接続す
る場合には、簡単なアナログフィルタ回路により該プリ
イコライザを構成し、このプリイコライザをPLL回路
用のイコライザと共通化することが好ましい。
【0013】
【作用】適応型の上記フィルタの特性が安定するまで
は、上記プリイコライザの特性により簡易的なイコライ
ジングが施され、適応型イコライザの初期値が不要で、
作動立ち上がり時に早い安定性が得られ、何らかの原因
で発散した場合の緊急対策用としてプリイコライザが機
能する。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係る磁気再生装置の第1の実
施例として、前述したようなパーシャルレスポンスクラ
スIVの方式で記録再生が行われるディジタルVTRの
再生系について、図1を参照しながら説明する。この図
1において磁気テープ(図示せず)に記録された磁気信
号は、VTRの回転ヘッド装置等の磁気ヘッド10によ
り電気信号に変換された後、再生アンプ(ヘッドアン
プ)11により増幅され、A/D(アナログ/ディジタ
ル)変換器20によりディジタル信号に変換され、検出
特性回路13に送られる。この検出特性回路13は、前
述したパーシャルレスポンスの検出特性(エンコード特
性)である(1+D)の特性を有している。検出特性回
路13からの出力信号は、所定の周波数特性を有するプ
リイコライザ(前置等化器)20を介して、前述した適
応型イコライザの主要部となるディジタルフィルタ14
に供給される。このフィルタ14としては、一般的にい
わゆるFIR(有限インパルス応答)フィルタあるいは
トランスバーサルフィルタが用いられ、そのフィルタ特
性が後述する適応制御部17により適応的に調整される
ようになっている。このディジタルフィルタ14からの
出力信号は、復号回路15に供給され、レベル比較(コ
ンパレート)等による“1”、“0”の判別がなされて
記録時のデータ系列の復号が行われる。この復号回路1
5からの出力信号は、出力端子15OTを介して取り出さ
れ、前述した図4に示す信号処理回路108等に送られ
る。
【0015】加算器(誤差検出器)16は、復号回路1
5の出力dからイコライザのフィルタ14の出力yを減
算することで誤差(残差)eを取り出し、この誤差eを
適応制御部17に送っている。適応制御部17には、上
記検出特性回路13からの出力xがいわゆる参照入力と
して供給されている。この適応制御部17が上記誤差
(残差)の信号パワーを最小とするようにフィルタ14
の係数(タップ係数)を修整、更新することで、イコラ
イザ特性が磁気記録再生の際の電磁変換特性の逆特性に
近い形となるように調整される。すなわち、フィルタ1
4と適応制御部17とでいわゆる適応フィルタを構成し
ており、この適応フィルタを用いていわゆる適応等化器
(オートイコライザ)が構成される。
【0016】A/D変換器12以降のディジタル回路部
分の動作クロックは、PLL回路22で作成される。こ
のPLL回路22の前段、すなわちヘッドアンプ11と
PLL回路22との間に、イコライザ21が挿入接続さ
れている。このイコライザ21は、PLL回路22での
クロック再生を安定化するためのものである。PLL回
路22により再生されたクロック信号は、A/D変換器
12、検出特性回路13、ディジタルフィルタ14、復
号回路15等に供給されると共に、クロック出力端子2
3を介して他の回路部にも供給される。
【0017】次に、図1のプリイコライザ20には、固
定特性のディジタルフィルタが用いられ、このディジタ
ルフィルタのタップ係数を適切な値に固定しておくこと
により、次のような効果が得られる。すなわち、第1に
上記適応等化器(オートイコライザ)を構成するディジ
タルフィルタ14の初期値が不要となり、第2に該オー
トイコライザの作動時の初期立ち上がりが早くなり安定
性も向上し、第3に該オートイコライザの係数が発散し
た場合の対策ともなる。このプリイコライザ20の特性
としては、例えば上記適応型イコライザ(オートイコラ
イザ)の初期値を設定しておくことが考えられる。
【0018】次に、上記フィルタ14と適応制御部17
とから成るいわゆる適応フィルタの具体的な構成の一例
について、図2を参照しながら説明する。この図2にお
いて、入力端子14INからの参照入力xは、タップ数に
応じた遅延素子、例えば4個の遅延阻止21a、21
b、21c、21dの直列回路に送られている。入力端
子14INからの入力x0 及び各遅延素子21a、21
b、21c、21dからの各出力x-1、x-2、x-3、x
-4は、それぞれ係数乗算器22a、22b、22c、2
2d、22eに送られ、それぞれフィルタ係数(フィル
タタップ係数)w0 、w1 、w2 、w3 、w4 と乗算さ
れた後、加算される。すなわち、係数乗算器22a、2
2bからの各出力は加算器23aで加算され、係数乗算
器22cからの出力と加算器23aからの出力は加算器
23bで加算され、以下同様に加算器23c、23dで
各係数乗算器22d、22eからの出力も順次加算さ
れ、出力yとなって、上記復号回路15に送られてい
る。各フィルタ係数w0 、w1 、w2 、w3 、w4 は、
適応制御部17からの係数修整(更新)制御信号により
修整されるようになっている。
【0019】適応制御部17で用いられる適応アルゴリ
ズムとしては、多くの手法のものが提案されているが、
その一具体例として、LMS(リーストミーンスクウェ
ア、最小自乗平均)アルゴリズムについて説明する。こ
こで、上記遅延素子の個数を一般化してL個とし、遅延
素子211 、212 、・・・、21L とする。このと
き、上記最初の入力x0 とこれらの各遅延素子231
232 、・・・、23L からの各出力x-1、x-2、・・
・、x-Lがそれぞれ係数乗算器240 、241 、2
2 、・・・、24L に送られ、それぞれフィルタ係数
0 、w1 、w2 、・・・、wL と乗算されて、加算器
に送られて加算されるものとする。
【0020】入力xのデータ系列のk回目のサンプル周
期時点(時刻k)における入力データ及び上記各遅延素
子211 、212 、・・・、21L からの各遅延出力デ
ータを、それぞれxk 、xk-1 、xk-2 、・・・、x
k-L とするとき、FIRフィルタ処理される入力ベクト
ルXk を、 Xk =〔xk k-1 k-2 ・・・ xk-L T ・・・(1) とおく。この(1)式のTは転置記号を示す。この入力
ベクトルXk に対して、上記各フィルタ係数(加重係
数)をwk0、wk1、wk2、・・・、wkLとし、FIRフ
ィルタ出力をyk とすると、入出力の関係は次の(2)
式のようになる。
【0021】 yk =wk0k +wk1k-1 +・・・+wkLk-L ・・・(2) さらに、フィルタ係数ベクトル(加重ベクトル)W
k を、 Wk =〔wk0k1k2 ・・・ wkLT ・・・(3) と定義すれば、入出力関係は、 yk =Xk T k =Wk T k ・・・(4) のように記述される。希望の応答をdk とすれば、出力
との誤差εk は、 εk =dk −yk =dk −Xk T k ・・・(5) のように表される。εk が、0に近づくように、Wk
更新するため、次式を用いる。
【0022】 Wk+1 =Wk −μ▽k ・・・(6) この式でμは、適応の速度と安定性を決める利得因子で
あり、▽k は、グラジエントを表す。LMSアルゴリズ
ムでは、▽k は、εk 2 の短時間平均より推定したもの
ではなく、εk 2 を直接偏微分して用いる。 ▽k =δεk 2 /δW =−2εk k ・・・(7) この(7)式を上記(6)式に代入して、係数更新式
は、 Wk+1 =Wk +2μεk k ・・・(8) のように表される。
【0023】ここで、上記プリイコライザの位置は、図
1に示す第1の実施例の位置に限定されず、適応型イコ
ライザのディジタルフィルタ14よりも前段の任意の位
置に挿入接続することが可能である。
【0024】例えば図3は、本発明の第2の実施例の要
部を示しており、A/D変換器12よりも前段に、すな
わちヘッドアンプ11とA/D変換器12との間に、ア
ナログイコライザ26を挿入接続した例を示している。
この図3に示す第2の実施例においては、イコライザ2
6とA/D変換器12との接続点からPLL回路22へ
の信号を取り出しており、イコライザ26は、ディジタ
ルフィルタ14等より成る適応型イコライザに対する前
置イコライザであると共に、PLL回路22でのクロッ
ク再生を安定化させるためのイコライザとしての機能も
有している。すなわち、図1に示す第1の実施例のイコ
ライザ21及びプリイコライザ20の機能が、1個のイ
コライザ26により実現されており、また、簡単なアナ
ログフィルタにより構成でき、回路構成が簡略化できる
という利点を有している。
【0025】図3の他の構成は、上述した図1に示す第
1の実施例と同様であるため、対応する部分に同じ指示
符号を付して説明を省略する。
【0026】なお本発明は、上記実施例のみに限定され
るものではなく、例えば、フィルタ14の具体的構成
や、適応制御部17に用いられるアルゴリズム等は上記
実施例のFIRフィルタやLMSアルゴリズムに限定さ
れない。また、適用機器はディジタルVTRに限定され
ず、ディジタルテープレコーダ、アナログVTR等にも
本発明を適用することができる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る磁気再生装置によれば、磁気記録媒体に記録さ
れた磁気データを再生する磁気再生装置において、磁気
ヘッドからの再生信号の特性を補償するイコライザとし
て適応フィルタを用い、この適応フィルタよりも前段側
に所定特性のプリイコライザを挿入接続しているため、
適応フィルタ係数の初期値が不要となり、作動時の初期
立ち上がり時に早い安定性が得られ、係数が発散した場
合の緊急対策にもなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気再生装置の第1の実施例とな
るディジタルVTRの再生系の要部の概略構成を示すブ
ロック回路図である。
【図2】該実施例に用いられる適応等化器(適応フィル
タ)の内部構成の具体例を示すブロック回路図である。
【図3】本発明の第2の実施例の要部の概略構成を示す
ブロック回路図である。
【図4】従来技術の説明に供するディジタルVTRの再
生系の概略構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
10・・・・・磁気ヘッド 12・・・・・A/D変換器 13・・・・・検出特性回路 14・・・・・ディジタルフィルタ 15・・・・・復号回路(コンパレータ) 16・・・・・加算器(誤差検出器) 17・・・・・適応制御部 20・・・・・プリイコライザ 21・・・・・PLL用イコライザ 22・・・・・PLL回路 26・・・・・アナログイコライザ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/09,5/027 H03H 7/02,21/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気記録媒体に記録された磁気データを
    再生する磁気再生装置において、 磁気ヘッドからの再生信号の特性を補償するイコライザ
    となるフィルタと、 このフィルタからの出力信号を復号する復号回路と、 上記フィルタへの入力信号及び上記復号回路への入出力
    信号に基づいて上記フィルタの特性を適応的に調整する
    適応制御部と、 上記フィルタの前段に設けられた所定の周波数特性を有
    するプリイコライザとを備えて成ることを特徴とする磁
    気再生装置。
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